Energiezuinig rijden in de elektrische auto

Van Mourik Broekmanweg 6 2628 XE Delft Postbus 49 2600 AA Delft www.tno.nl

TNO-rapport 1.1

Energiezuinig rijden in de elektrische auto Een bijdrage aan de Drivers Challenge 2013

Datum

06 juni 2013

Auteur(s)

Mark Bolech

Exemplaarnummer Oplage Aantal pagina's Aantal bijlagen Opdrachtgever Projectnaam Projectnummer

--15 0 Ministerie van Infrastructuur en Milieu Energiezuinig rijden in de elektrische auto 057.02134/01.08.21

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, foto-kopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van TNO. Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden voor opdrachten aan TNO, dan wel de betreffende terzake tussen de partijen gesloten overeenkomst. Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belang-hebbenden is toegestaan. © 2013 TNO

T +31 88 866 30 00 F +31 88 866 30 10 [email protected]

TNO-rapport | 0.5

Inhoudsopgave 1

Inleiding .................................................................................................................... 3

2 2.1 2.2

Introductie elektrische (weg) voertuigen .............................................................. 5 Techniek in Elektrisch Voertuig ................................................................................. 5 EV-accutechniek en actieradius ................................................................................ 5

3 3.1 3.2 3.3

Range anxiety in perspectief .................................................................................. 8 Effectief beschikbare accucapaciteit ......................................................................... 8 Informatievoorziening op het dashboard ................................................................... 9 De perceptie van de bestuurder. ............................................................................... 9

4 4.1 4.2 4.3

Energie-efficiënt rijden in een elektrische auto .................................................. 11 Werkt ‘het nieuwe rijden’ in een elektrische auto? .................................................. 11 Mogelijkheden voor energiebesparing in een EV .................................................... 11 Rijstijltips voor elektrisch rijden ................................................................................ 14

5

Conclusie en aanbevelingen ................................................................................ 15

2 / 15

TNO-rapport | 0.5

1

Inleiding Op donderdag 13 juni 2013 organiseert de ANWB, samen met Post NL, BAM, Eneco het Ministerie van I&M en Siemens, de Drivers Challenge. Dit evenement verenigt het bedrijfsleven, overheid en wetenschap met elkaar. Gezamenlijk willen de deelnemende partijen laten zien dat zij waarde hechten aan duurzame mobiliteit. Dit doen zij door een challenge op het gebied van zuinig rijden en onderzoek. In 2013 is gekozen voor een focus op elektrische mobiliteit. Met de Drivers Challenge 2013 willen de deelnemende organisaties laten zien dat zij geloven in elektrisch vervoer, dat zij zich inzetten voor de ontwikkeling van duurzame mobiliteit / elektrisch vervoer en dat zij verdere ontwikkeling van elektrische mobiliteit belangrijk vinden. Scope onderzoek: De Drivers Challenge richt zich op het rijgedrag van de bestuurder, op wat de bestuurder zelf kan doen om zo duurzaam mogelijk te rijden. In dit rapport wordt beschreven hoe de bestuurder energiezuinig kan rijden, en wat dat op kan leveren. Dat is niet alleen voor een zuinigheidswedstijd interessant, maar ook bruikbaar om de inzetbaarheid van elektrische voertuigen te vergroten en de milieuvriendelijke eigenschappen van die voertuigen maximaal uit te laten komen. Deze verkenning is daarom niet alleen bedoeld voor de challenge deelnemers maar voor gebruikers van elektrische auto’s in het algemeen. Om die brede groep van EV gebruikers meer achtergrond informatie te geven worden ook de techniek van elektrische voertuigen, en range anxiety (de angst om te stranden) kort beschreven in dit rapport. De inzetbaarheid van een elektrische auto hangt nauw samen met de actieradius van een elektrische auto (en dus met de hoeveelheid lading die de accu van die auto kan opslaan). De factoren die de actieradius (of range) van een elektrische auto beïnvloeden, kunnen over vier categorieën verdeeld worden: -

Bestuurder Voertuigtechniek Accu-technologie Oplaadinfrastructuur

Wat de bestuurder kan doen ligt in het beïnvloedingsgebied van de deelnemende organisaties van de Drivers Challenge. Ontwikkeling in voertuigtechniek, accutechnologie en oplaadinfrastructuur ligt buiten hun directe bereik. Om die reden is TNO gevraagd om de deelnemers te informeren over de mogelijkheden van energiebesparing door beïnvloeding van het gedrag van de bestuurder. Op de andere drie gebieden worden enkel aanbevelingen (voor verder onderzoek) gedaan. In dit rapport wordt beschreven welke techniek in een elektrisch voertuig wordt gebruikt en de verschillen met een gewoon (brandstof) voertuig. Daarna wordt in hoofdstuk 3 range anxiety (strandingsangst) beschreven, die in een elektrisch voertuig met beperkte actieradius op kan treden. Vervolgens (hoofdstuk 4) komen de energiebesparingsmogelijkheden in een EV aan bod en de eigenlijke tips aan de

3 / 15

TNO-rapport | 0.5

bestuurder om energiezuinig te rijden. Tot slot volgt de conclusie met besparingspotentieel en een voortuitblik naar hoe het potentieel van de elektrische auto in toekomst uitgebreid kan worden.

4 / 15

TNO-rapport | 0.5

2

Introductie elektrische (weg) voertuigen

De elektrische auto is een opkomend nieuw personenvoertuigtype. Per 1 Mei 2013 waren ruim 2600 volledig elektrische voertuigen geregistreerd in Nederland. Die groep van elektrische voertuigen is onder te verdelen in ongeveer 2000 personenauto’s, ruim 500 lichte elektrische bestelauto’s, en in totaal ongeveer 100 elektrische vrachtauto’s plus bussen. Naast de volledig elektrische voertuigen zijn er nog bijna 6000 hybride voertuigen die ook uit het lichtnet kunnen laden (PHEV en REEV). Het gaat hier, voor het overgrote deel, eigenlijk om de “eerste generatie” elektrische auto’s met Lithium-ion accu’s. Dat type accu betekende een doorbraak in accutechniek die elektrisch rijden veel interessanter maakte dan daarvoor. Het is juist deze accusoort die elektrisch rijden mogelijk maakt. Toch valt er nog veel te verbeteren aan de Li-ion accu’s en hier wordt op veel plaatsen in de wereld hard aan gewerkt. Dit hoofdstuk beschrijft beknopt de techniek van het elektrische voertuig (in vergelijking met een gewone auto). Daarna wordt iets gedetailleerder naar de EVaccutechniek en actieradius gekeken. 2.1

Techniek in Elektrisch Voertuig Deze paragraaf gaat in op de belangrijkste technische eigenschappen van een elektrische auto die een grote invloed op het energiegebruik hebben. Een heel belangrijk, en meteen opvallend verschil met een conventionele auto is het ontbreken van een versnellingsbak. Over een (naar verhouding) breed variatie in toerental en koppel heeft een elektromotor een gunstig rendement. Voor toepassing een personenauto voegt een versnellingsbak weinig toe, en deze ontbreekt zodoende. Een tweede opvallende punt is de mogelijkheid om remenergie terug te winnen (regeneratief remmen). Deze techniek is wel bekend uit de ‘gewone’ hybride auto’s (zoals de Toyota Prius). Als laatste punt dat qua energiegebruik opvalt bij een elektrische auto is het ontbreken van afvalwarmte uit de motor. Anders dan bij een verbrandingsmotor, geeft een elektrische motor nauwelijks restwarmte af die elders in het voertuig voor verwarming en ontwaseming gebruikt kan worden. De verwarming kost dus echt aandrijfenergie in een elektrisch voertuig.

2.2

EV-accutechniek en actieradius De stand van de accutechniek zorgt ervoor dat de accucapaciteit in de elektrische auto’s voorlopig beperkt blijft omwille van gewicht en prijs. Bij benadering kost een Li-ion accu met 1 kWh opslagcapaciteit ongeveer € 500 (in de autoprijs) en weegt de accu circa 7 kg. Die opslagcapaciteit is goed voor zo’n vier tot vijf kilometer rijden. Een eenvoudig sommetje leert dat een elektrische auto die 500 km zonder bijladen moet kunnen rijden, ca. 700 kg aan accu’s aan boord heeft. Met de huidige stand van technologie wordt er daarom een compromis gezocht tussen prijs en massa van de accu’s en de actieradius. Feit blijft dat een elektrische auto die ver moet kunnen rijden zonder bijladen daarom voorlopig zwaar en duur zal zijn in vergelijking met conventionele auto’s.

5 / 15

TNO-rapport | 0.5

Naast de accucapaciteit, wordt de actieradius van een EV beïnvloed door: • Veroudering accu: over de levensduur afnemende capaciteit van 100% aan het begin → 80% aan het einde van de technische levensduur (de genoemde 80% is de restcapaciteit waarbij de accu het, in de industrie afgesproken, technische einde van zijn levensduur bereikt. • Temperatuur accupakket bij strenge vorst gaat er minder lading in een Liion accu, en bij extreem hoge temperaturen beperkt de beveiligingstechniek (in het batterij managementsysteem) het laden om schade te voorkomen. Indien mogelijk bij koude dus zoveel mogelijk binnen stallen voor het laden. • Buitentemperatuur maakt omwille van passagierscomfort extra energieverbruik voor verwarming of koeling gewenst. Anders dan in de conventionele auto is geen restwarmte uit de motor beschikbaar voor verwarming. Zowel verwarming als koeling hebben in een EV dus extra energieverbruik tot gevolg. • Hellingen op het af te leggen traject kunnen een stevige invloed op het energiegebruik van het voertuig hebben. De hoogte van de heuvels of bergen is daarbij minder van belang dan de steilheid van de hellingen. • Wind beïnvloedt de luchtweerstand en kan een forse invloed op het 1 verbruik hebben. In een voorbeeld uit de literatuur wordt een verschil in vermogen tussen mee- en tegenwind van 20% gerapporteerd om bij ongeveer windkracht 4 een snelheid van 100 km/h aan te houden. • Neerslag heeft een zeer kleine invloed op rol en luchtweerstand en daarmee energiegebruik. • Soort Band (o.a. breedte, profilering en rubbersamenstelling) beïnvloedt rijeigenschappen èn energiegebruik. • Rijgedrag en andere door berijder te kiezen invloeden. Hier wordt nog nader op ingegaan. De bestuurder kan op een bepaald traject, eigenlijk alleen het rijgedrag, en eventueel ook de bandensoort, direct beïnvloeden. Afhankelijk van de rijstijl kan er een groot verschil in te realiseren actieradius op treden. Onderstaande figuur 2 2 toont als voorbeeld de in de praktijk optredende verschillen in energieverbruik in een groep auto’s van hetzelfde type. De auto’s zijn op een vrijwel gelijke manier ingezet in een praktijkproef, waarin grote verschillen blijken in gemiddeld energiegebruik per kilometer. De gemiddelde actieradius in de zuinigst gereden auto was effectief 70% groter dan in de auto met het grootste testverbruik (binnen deze proef). De verschillen worden deels verklaard door andere inzet (terrein, meer of minder snelweg etc.), maar hoogstwaarschijnlijk ook door verschillen in rijgedrag.

1 2

Uit Van den Elshout, Bijnen en van Eeuwijk “Robust e-Range prediction”, EEVC, Brussel 2012 Uit TNO 2012 R10624 Afsluitende rapportage praktijkproef elektrisch rijden RWS (2012)

6 / 15

TNO-rapport | 0.5

7 / 15

0.4 05-RXG-4

0.35

Verbruik (kWh /km)

0.3

16-PSZ-1 23-PSZ-1 28-PSZ-1

0.25 0.2 0.15

46-PSX-9 50-PSX-9 63-PSX-9 73-PSX-9 74-PSX-9

0.1 0.05

81-PSX-9 95-PSX-9 96-PSX-9

0

Figuur 1

Gemiddeld verbruik van twaalf Nissan Leafs in kWh per km zoals gemeten in de RWS praktijkproef2 (monitoringsperiode sept. 2011 t/m jun. 2012)

TNO-rapport | 0.5

3

Range anxiety in perspectief Doordat de actieradius in een EV vaak beperkt is, is er in elektrisch voertuig eerder sprake van angst om te stranden met een lege accu dan dat voorkomt in een brandstof auto. Dit hoofdstuk gaat in op het fenomeen, en geeft achtergronden en mogelijke oplossingsrichtingen om die angst te verkleinen of weg te nemen. De vrees om met een elektrische auto met lege accu langs de weg te komen te staan, is nauw verbonden met de angst voor het onbekende. De elektrische auto en het hele voorzieningensysteem eromheen, zijn nog lang niet algemeen bekend. Dat 3 is ook terug te zien in een peiling onder mogelijke gebruikers van een elektrische auto. De Nederlander die overweegt elektrisch te gaan rijden geeft aan dat de angst voor te weinig laadpunten en het gevoel vrijheid te moeten opgeven, redenen zijn om (voorlopig) af te zien van elektrisch rijden. De vijf belangrijkste redenen om (nog) niet voor elektrisch rijden te kiezen zijn:

1. Beperkte vrijheid (beperkt aantal km’s) 2. Nog (te) weinig oplaadpunten 3. Hoge aanschafprijs 4. Angst voor lege accu langs de weg 5. Opladen van de accu duurt lang

In het lijstje staat de strandingsangst op de vierde plaats en deze wordt verder vergroot door het beperkte aantal oplaadpunten (punt 2). Verder speelt mee dat er geen equivalent voor een reserve jerrycan brandstof bestaat: waar de gestrande conventionele autoberijder een kleine hoeveelheid brandstof kan halen –desnoods te voet- of kan aftappen van een medeweggebruiker, is dit voor een elektrische auto niet of nauwelijks mogelijk: een (reserve)batterij is veel te zwaar. En overdragen van elektrische energie tussen elektrische auto’s (mocht er toevallig een voorbij komen…) is geen optie. Er moet dus echt hulp komen van een sleepwagen of een pech hulpdienst met een generator aan boord.

3.1

Effectief beschikbare accucapaciteit Door de eerder geschetste stand van de techniek en markt is een accu voor een grote actieradius voorlopig zwaar en duur. De meeste nu beschikbare elektrische automodellen hebben een accu van ongeveer 25 kWh, goed voor zo’n 120 km in de praktijk. Bij die actieradius moet opgemerkt worden dat dit geldt bij een nieuwe auto, bij normale buitentemperatuur. Het accupakket van een Elektrische auto aan het einde van zijn (technische) levensduur heeft nog maar 80% van de oorspronkelijke capaciteit. Als het dan ook nog koud is (waardoor de auto minder 3

“Onderzoek e-mobility: De ervaring leert” Metrixlab i.o.v. BMW group, 2012

8 / 15

TNO-rapport | 0.5

effectief laad, en meer energie gebruikt per km) kan er van de oorspronkelijke actieradius zo maar nog maar 60 km effectief overblijven. Komend vanuit een gewone auto op brandstof is de beschikbare actieradius van een EV dus wel even wennen. In de industrie wordt daarom hard gewerkt aan betere en grotere accu’s. De verwachting is dat over enkele jaren modellen met groter accupakket 4 aangeboden worden omdat de prijs per kWh opslagcapaciteit veel lager wordt . 3.2

Informatievoorziening op het dashboard De informatie die de bestuurder ontvangt op het dashboard over nog beschikbare energie (en de schatting van daarmee nog af te leggen afstand) is juist door de meestal beperkte energievoorraad van groot belang. Wanneer de meting en de schatting van hoge kwaliteit zijn, neemt de onzekerheid voor de bestuurder af. En juist die onzekerheid is de voedingsbodem voor strandingsangst: wanneer volledig (en betrouwbaar) duidelijk is dat de bestemming wel of niet gehaald kan worden, kan met gerust hart de reis worden voortgezet, dan wel een bijlaadvoorziening worden opgezocht. In de praktijk blijken de schattingen van nog beschikbare kilometers (op het dashboard) vaak nog behoorlijk af te wijken van de werkelijk 5 bereikbare afstand .

Figuur 2

Huidige actieradiusvoorspellingen t.o.v. werkelijk gereden afstand5. De punten representeren voorbeelden zoals die in nu verkrijgbare EVs worden aangetroffen. De blauwe punten horen bij beter voorspellende voertuigen dan de rode.

Ook aan dit punt wordt binnen de auto-industrie hard gewerkt om een betere voorspelling aan de bestuurder te kunnen geven. 3.3

De perceptie van de bestuurder. In de beleving van de bestuurder komen al de genoemde vragen en onzekerheden bijeen: • Is een laadvoorziening beschikbaar? Voorlopig beperkt aantal laadpunten. Laadpunt is misschien lastig te vinden of bezet door een ander EV. • Is de accu volledig geladen? Misschien is de accu (bijvoorbeeld door winterkou) minder goed geladen is dan mogelijk. • Hoever kan de auto nog rijden? De aanduiding van nog beschikbare range (energie) wijkt mogelijk af (meestal naar boven) van de werkelijkheid. 4

McKinsey “A portfolio of power-trains for Europe”, 2010 Van den Elshout, Bijnen en van Eeuwijk “Robust and accurate e-Range prediction”, EEVC, Brussel 2012 (bij wijze van voorbeeld) 5

9 / 15

TNO-rapport | 0.5

•

Wat gebeurt er als de auto stil komt te staan? Onbekendheid met mogelijkheden geholpen te worden bij onverhoopt energietekort onderweg.

Het enige dat echt helpt om al de genoemde onzekerheden weg te nemen (en daarmee strandingsangst of range anxiety) is het opbouwen van vertrouwen en ervaring. Dat is overigens vaak waarneembaar bij bestuurders die al enkele maanden in een elektrische auto rijden. Daarbij valt op dat het vertrouwen in het elektrisch rijden toeneemt en (voorzichtig) een steeds groter deel van de actieradius wordt benut.

10 / 15

TNO-rapport | 0.5

4

Energie-efficiënt rijden in een elektrische auto Wat zijn nu in de praktijk de mogelijkheden voor de gebruiker van een elektrisch voertuig om zoveel mogelijk plezier van de voorraad aan energie te hebben? Er is behoefte aan een handelingsperspectief om –bijvoorbeeld in een zuinigheids- en behendigheidscompetitie als de Driver Challenge- een verschil te maken.

4.1

Werkt ‘het nieuwe rijden’ in een elektrische auto? In principe zijn ook in elektrische auto’s algemene tips te definiëren om zuiniger te kunnen rijden. Zo’n algemene serie tips voor bestuurders als eerder in Nederland bekendheid kreeg in de campagne “het nieuwe rijden” heeft in een Elektrisch Voertuig een vergelijkbaar potentieel als in auto op brandstof, maar is anders opgebouwd. Dat heeft verschillende oorzaken: • Lading accu (functie van accu temperatuur, snelheid van laden, conditie accu) is (als eerder beschreven) beperkt. • Energie-management van het voertuig en het Batterij-management van de accu zijn zeer verfijnd en geavanceerd om zo efficiënt mogelijk te rijden en maximaal energie terug te kunnen winnen bij afremmen. • Rijweerstand voertuig (rol- en luchtweerstand) is vaak al erg laag vergeleken met conventionele vergelijkbaar grote automodellen. Als voorbeeld de Mitsubishi i Miev, en de erop gebaseerde Peugeot iOn en Citroën C zero, met een luchtweerstandcoëfficiënt Cw van 0,27 (een betere score dan bijvoorbeeld de gestroomlijnde Porsche 911 met Cw = 0,29) Bovenstaande punten zijn vaak al verregaand geoptimaliseerd, waardoor het energiegebruik van een EV vanzelf al laag is. Voor de bestuurder blijft energiezuinig rijden (Eco-driving) over als direct door hemzelf te beïnvloeden mogelijkheid om het energiegebruik verder te beperken en de actieradius maximaal te maken.

4.2

Mogelijkheden voor energiebesparing in een EV Geordend naar besparingspotentieel (in %) zijn er de voor de bestuurder de volgende mogelijkheden voor energiebesparing: 1. Klimaatregeling (tot 25 %) Het uitschakelen van verwarming of koeling is een drastische maatregel, maar bij ernstige koude doet de verwarming een grote aanslag op de energievoorraad. Vaak zijn er echter mogelijkheden om het voertuig terwijl het nog aan een oplaadpunt aangesloten is, voor te verwarmen (c.q. te koelen). Dat levert daarna een grote besparing op energiegebruik tijdens de rit, zonder vermindering van het comfort. Ook zijn er in de auto soms mogelijkheden voor energiezuiniger verwarmen (bijv. stoelverwarming of met behulp van infraroodstralers). 2. Rijsnelheid heeft een dominant effect (maar is ook direct verbonden met de gewenste snelle en efficiënte verplaatsing). In een zuinigheidscompetitie is snelheid een krachtige besparingsmogelijkheid: 120 km/u i.p.v. 130 km/u bespaart 14 % energie/km, 115 i.p.v. 120 km/u bespaart 7% energie/km en 75 in plaats van 80 km/uur bespaart 6,2% energie/km.

11 / 15

TNO-rapport | 0.5

12 / 15

250 230 210 190

Actieradius (km)

170 150

Leaf (1540 kg, 24 kWh)

130

iMiev (1125 kg, 16 kWh) Leaf praktijkactieradius

110 90 70 50 50

60

70

80

90

100

110

120

130

Constante snelheid (km/u) Figuur 3

Gemodelleerde actieradius bij constante snelheid van Nissan Leaf (meest verkochte BEV in NL) in vergelijking met Mitsubishi i Miev6. Het aangegeven punt op de Leaf lijn is een gemeten actieradius (140 km) bij 90 km/u constant (ijking voor het model).

3. Versnellen (dynamiek) heeft zeker invloed op het energiegebruik, maar door aanpassing aan ander verkeer een beperkt besparingspotentieel. Ook het heel brede optimale werkveld van de elektromotor zorgt voor beperkt besparingspotentieel vergeleken met een verbrandingsmotor plus versnellingsbak. Een geleidelijke en goed anticiperende rijstijl, zonder onnodig snel versnellen, levert in de praktijk 2 à 3% besparing. 4. Remgedrag (dynamiek) hiervoor geld iets vergelijkbaars als voor versnellen. Wel met het verschil dat voor sommige accu-types de hoeveelheid laadstroom bij afremmen beperkter is dan bij andere Li-ion accutypes (EVs met high energy accu’s regenereren meestal minder energie dan die met high power accu’s). Geleidelijk afremmen, uitrollen en goed anticiperen is de moeite waard, zeker als de EV high energy accu’s heeft (in de meeste huidige modellen het geval). Voor de hierboven genoemde punten 2-4 geldt dat een instelling van de auto op “eco-mode” een flinke ondersteuning door het voertuig oplevert 5. Bandenspanning ca. 1 à 2% besparing mogelijk ten opzichte van een matig bijgehouden bandenspanning. In de praktijk is een kleine besparing van enkele tienden van % mogelijk door maandelijks bij te houden in plaats van halfjaarlijks. In het verlengde van bandenspanning: Bandenkeuze indien van toepassing: op tijd wisselen van winter- naar zomerbanden. Te lang (bij te hoge temperatuur) doorrijden op winterbanden (grof profiel en zachtere rubbersamenstelling) levert een paar % hoger verbruik op. 6. Verlichting uit = circa 0.9 % besparing vergeleken met licht aan. 7. Radio uit = circa 0.2% besparing vergeleken met radio aan 8. Laadgedrag heeft wel invloed op de veroudering van de accu, maar niet direct op de capaciteit/lading en daarmee op de range (in tegenstelling tot wat vaak gedacht wordt. Daarom toch in dit lijstje neegenomen). Door, indien mogelijk, enige marge aan te houden bij laden en ontladen 6

Igo Besselink “developing an electric car: the TU/e Lupo EL” Eindhoven 2011-04-06

TNO-rapport | 0.5

13 / 15

(bijvoorbeeld niet boven 90 % volladen en niet beneden 15% ontladen) kan de conditie van de accu beter blijven en uiteindelijk langer meegaan (meer geladen kWh in totaal). Op een bepaalde leeftijd van de accu kan het dus wel een enkele % grotere resterende opslagcapaciteit opleveren dan bij steeds helemaal vol laden en vrijwel volledig ontladen. Voor snelladen geldt iets soortgelijks: vaak en veel zorgt voor een versnelde veroudering van de accu. Sporadisch snelladen heeft maar een klein negatief effect. Tabel 1

Overzicht van energiebesparingsmogelijkheden voor de berijder van een elektrische auto.

Element

Maximale besparing

Besparing praktisch

Rijsnelheid

stad 5%

snel 15%

stad 2%

snel 7%

Versnellen

10%

5%

3%

2%

Remgedrag

10%

5%

3%

2%

Klimaatregeling

25%

10%

Verlichting

0,9%

0,5%

2%

0,3%

0,2%

0,1%

Bandenspanning Radio

Handelingsperspectief

• Niet altijd mogelijk. Besparingspotentieel: 75 km/u ipv 80: 6,2% en 115 km/u ipv 120: 7% besparing. • Geleidelijk optrekken. • Bij voorkeur in de ecostand rijden. • Anticiperen: voorkom krachtig remmen. • Afstand houden helpt bij bovenstaande punt. • Licht en geleidelijk remmen. • Zo nodig bij voorkeur voorverwarmen of voorkoelen terwijl EV nog verbonden is met laadpunt. • Thermostaat minder warm of koel instellen. • Raam stukje open in plaats van airco aan. • Zo mogelijk overdag verlichting uit. • Maandelijks controleren bandenspanning. • Op tijd wisselen winter/zomer-banden.

Bovenstaande tabel 1 is, bij voorlopig gebrek aan grootschalig onderzoek naar de invloed van “eco-rijden” op energiegebruik van EVs, gebaseerd op expert7 inschattingen en (literatuur)bronnen .

7

7a. http://www.renault.co.uk/cars/environment/tips.aspx 7b. Cocron et al., Methods of evaluating electric vehicles from a user's perspective-The MINI E field trial in Berlin 7c. A preliminary study conducted with the support of VULog, demonstrated that the range of the vehicles can be 20% more than that measured in real driving conditions. A. Sciarretta, L. Guzzella, at-Automatisierungstechnik 53 (2005), 244–250 / E. Hellström, M. Ivarsson, J. Aslund, L. Nielsen, Control Engineering Practice, 17 (2009), 245-254 7d. http://www.autocar.co.uk/blogs/motoring/future-renault-customers-could-have-go-backclassroom 7e. Miyatake et al. Theoretical Study on Eco-Driving Technique for an Electric Vehicle Considering Traffic Signals 7f. Mensing et al., Trajectory Optimization of Electric Vehicles for Eco-Driving 7g. Applications, EEVC 2012 7h. Dib et al. Evaluation of the Energy Efficiency of a Fleet of Electric Vehicle for Eco-Driving Application 7i. http://green.autoblog.com/2010/10/21/video-nissan-discusses-leafs-eco-mode-boosts-range-upto-10/ 7j. http://www.autocar.co.uk/car-review/first-drives/renault-zoe-dynamique-intens-first-drive-review 7k. http://blog.renault.com/en/2013/04/04/test-drive-zoe-will-make-you-want-to-go-electric/ 7l. Invention and Transfer of Environmental Technologies, OECD Studies on Environmental Innovation 2011 7m. http://www.energysavingtrust.org.uk/Organisations/Transport/Products-and-services/SmarterDriving

TNO-rapport | 0.5

4.3

Rijstijltips voor elektrisch rijden De behandelde mogelijkheden voor de bestuurder om energie te besparen zijn ook in praktische rijstijltips voor de bestuurder om te zetten, op een vergelijkbare manier 8 als in de campagne “Het nieuwe rijden” . In tabel 1 worden de rijstijltips onder “handelingsperspectief” opgesomd. • • • • • • • • • • • •

Houd u aan de maximum snelheid. Liever een beetje langzamer dan een beetje te snel. Geleidelijk optrekken. Voorkom onnodig vlot versnellen Bij voorkeur in de ecostand rijden. Let goed op het verkeer en anticipeer, voorkom krachtig remmen. Voldoende afstand houden helpt bij het bovenstaande punt. Licht en geleidelijk remmen, en indien mogelijk laten uitrollen. Zo nodig bij voorkeur voorverwarmen of voor-koelen terwijl EV nog verbonden is met het laadpunt. Thermostaat zo mogelijk minder warm of koel instellen. Raam stukje open in plaats van airco aan (bij warm weer). Zo mogelijk overdag verlichting en andere auxilaries uit. Maandelijks controleren bandenspanning. Op tijd wisselen winter/zomer-banden.

Een moeilijkheid bij rijstijltips is steeds dat een mogelijke energiebesparing door rijstijlaanpassing ten opzichte van een uitgangssituatie wordt voorspeld. Naarmate de rijstijl van de chauffeur al milieuvriendelijker is, wordt het besparingspotentieel kleiner. Om toch een idee te geven, wordt in de campagne “Het nieuwe rijden” een mogelijke besparing van al snel 10% genoemd. Voor elektrische auto’s is dat percentage ook, en makkelijk haalbaar: er hoeft immers niet geschakeld te worden (EV heeft meestal maar één, vaste overbrenging) en er zijn al allerlei 9 energiebesparende maatregelen genomen in het voertuig . Naar schatting -met eenzelfde denkwijze als bij ‘het nieuwe rijden’- zal in een elektrische auto door rijstijlaanpassing al snel een besparing van 10% mogelijk zijn. Dat is de som van praktisch haalbare energiebesparingen door aanpassing van snelheid, optrekken en afremmen (in tabel 1): In stadsverkeer circa 8%, op de snelweg oplopend richting 12%. Een bijzondere besparingspost komt hier nog bovenop: bij koud (of juist warm) weer is er een vermindering van energiegebruik tijdens rijden mogelijk door de auto tijdens het laden te laten verwarmen of koelen. De energie wordt dus wel gebruikt, maar drukt niet (of minder) op de beperkte accucapaciteit. Het handelingsperspectief van de bestuurder lijkt op de rijstijltips in “het nieuwe rijden”, maar dan aangepast voor een elektrische auto (zónder versnellingsbak en mét elektrische verwarming).

8 9

Het nieuwe rijden, folder “Rijstijltips”, 2013 Eco-driving 3.0, Intern kennisopbouwproject TNO, 2013.

14 / 15

TNO-rapport | 0.5

5

Conclusie en aanbevelingen Om optimaal gebruik te maken van de in een elektrische auto opgeslagen energie heeft de gebruiker beperkte, maar goed inzetbare, beïnvloedingsmogelijkheden waarmee al snel een procent of 10 energiebesparing mogelijk is, alleen door de rijstijl aan te passen. Dat levert een daarmee samenhangende vergroting van de actieradius. Het gebruik van de eco-stand van het voertuig helpt krachtig om “ecorijden” in de praktijk te brengen. In stadsgebruik, dat voorlopig het meest typisch is voor de inzet van EVs, profiteert de bestuurder het meest van versnelling- en remadviezen. Bij snelweggebruik zijn juist snelheidsadviezen het meest van waarde. Bestuurderstips beïnvloeden ook de effectiviteit van regeneratief remmen. Wanneer de omstandigheden in het verkeer dat toelaten, heeft de bestuurder verder de mogelijkheid om met een lagere dan de maximaal toegestane snelheid te rijden. Daarmee is desgewenst een verdere vergroting van de actieradius mogelijk. Vijf kilometer per uur langzamer is al snel goed voor een 7% grotere actieradius. Daarmee is overigens niet bedoeld aan te geven dat de bruikbare actieradius van een elektrische auto met allerlei besparingen bij elkaar gesprokkeld moet worden. Integendeel: voor heel veel verplaatsingen is de elektrische auto, ondanks de beperkingen die de huidige generatie EV kent, een volwaardig alternatief. Daarbij is ook belangrijk op te merken dat veel automobilisten sowieso niet zoveel kilometers per dag rijden. Bij díe reizen waarvoor een groot deel van de beschikbare actieradius nodig is, heeft de bestuurder voldoende beïnvloedingsmogelijkheden om zeker te stellen dat er genoeg energie over blijft voor de hele reis. De achtergrondinformatie en tips die in deze studie bijeen werden gebracht helpen om ook bij die iets langere reizen zonder angst om te stranden op weg te kunnen gaan. De uitkomsten zijn zodoende inzetbaar om een zuinigheids-competitie in EVs te helpen winnen, maar -misschien belangrijker- zeker ook om inzetbaarheid en begrip over mogelijkheden en beperkingen van de huidige elektrische auto’s te vergroten. Met nieuwe technologieën zullen in de toekomst ruimere mogelijkheden voor de bestuurder van een elektrische auto ontstaan om energiezuiniger te rijden. De introductie van ITS, voluit Intelligent Transport Systems, kan voor de EV rijder een flinke aanvullende energiebesparing van zo’n 20% opleveren. ITS is een verzamelbegrip voor informatie- en communicatietechnologie in infrastructuur en voertuigen. Het doel van ITS is het verkeer en vervoer veiliger, efficiënter, betrouwbaarder en milieuvriendelijker maken. Denk aan systemen voor dynamisch verkeersmanagement, reisinformatie en intelligente snelheidsaanpassing. In zo’n systeem zullen auto’s informatie uitwisselen met verkeerslichten, andere auto’s en informatiesystemen (bij reisadviezen etc.). Door de veel vloeiender en harmonische verkeersbewegingen die dat oplevert wordt een grote stap in energie-efficiëntie mogelijk. Het grote besparingspotentieel (circa 20%) is juist voor de elektrische auto zeer aantrekkelijk. De introductie van ITS technieken is voor duurzamer verkeer in het algemeen en voor elektrische voertuigen in het bijzonder aanbevolen.

15 / 15